專利名稱：用于標記生物分子的編碼分子及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明特別涉及一種含羧基等官能團，可用以對抗體、抗原、酶、多肽、蛋白質(zhì)、氨基改性的核酸等生物活性物質(zhì)進行熒光標記的編碼分子及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
一維和二維條形碼技術(shù)被廣泛用于基于計算機管理的物品識別過程。當需要對尺度更小的物品進行編碼并用于認讀時，條形碼的應(yīng)用就受到限制。通常只能在外包裝上印制條形碼。當需要標記或編碼的“物品”小到是生物大分子時，傳統(tǒng)的方式是采用不同發(fā)射波長的熒光物質(zhì)的微球?qū)Σ煌锓肿舆M行編碼。這種技術(shù)已成功應(yīng)用于Luminex的高通量生物分析系統(tǒng)。其后，Nie等人還發(fā)展出利用半導(dǎo)體量子點等進行編碼的方法(參閱 ((Quantum-dot-taggedmicrobeads for multiplexed optical coding of biomolecules〉〉， NaturaBiOtechnO1.2001，19，631)。本案發(fā)明人也曾嘗試釆用同樣的量子點編碼方法發(fā)展一禾中力口密技術(shù)(參閱((Cryptography based on the absorption/emissionfeatures of multicolor semiconductor nanocrystal quantum dots〉〉，OpticsExpress，2004，12， 2925)。但此類采用熒光微球和量子點編碼的方法均因微球本身具有一定的體積，從而難以使編碼信息的載體進一步縮小到可以對單個生物大分子進行熒光編碼的程度。目前，生物分析中通常采用熒光分子對生物分子進行標記的方法，這可以視為一種簡單的一位數(shù)的編碼。常用的熒光分子主要有有機熒光分子和稀土離子發(fā)光配位化合物等。其中，有機熒光物質(zhì)通常具有較寬的發(fā)射光譜，也很難用一個激發(fā)光源激發(fā)多個發(fā)光單元，而且有機熒光物質(zhì)的光化學(xué)穩(wěn)定性不太好；而稀土離子發(fā)光配位化合物具有很狹窄的發(fā)射峰，但不同的稀土離子配合物也需要不同的激發(fā)光源。近來，研究者通過在碳氮和氮氮配體上引入醛基、異硫氰酸根、碘乙酰胺以及生物素等可與生物活性分子偶聯(lián)的基團，對某些生物活性分子進行了標記(參閱《Biological labelling reagents and probes derived from luminescenttransition metal polypyridine complexes)), Coord. Chem. Rev.，2005，249，1434)。這些標記方法主要是利用單個發(fā)光團對與之匹配的生物分子進行標記。生物分析中的這種標記方法只能視為簡單的的單色標記、編碼空間有限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種用于標記生物分子的編碼分子及其制備方法，該編碼分子中連接了多個不同發(fā)光單元的分子，每個編碼分子具有不同的發(fā)光性質(zhì)，且編碼分子末端設(shè)有可與生物活性物質(zhì)結(jié)合的活性基團，由此可以對不同生物活性物質(zhì)進行編碼，從而克服了現(xiàn)有技術(shù)中的不足。為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案—種用于標記生物分子的編碼分子，其特征在于，所述編碼分子具有鏈狀或樹枝狀主體骨架，該主體骨架上沿長度方向的不同位置處具有一種或兩種以上發(fā)光基團，且該主體骨架末端設(shè)置可與生物活性分子連接的官能團；所述發(fā)光單元包括環(huán)金屬銥配位化合物、環(huán)金屬釕配位化合物和稀土金屬配位化合物。在一優(yōu)選實施方式中，所述編碼分子以肽鏈為主體骨架，且該主體骨架術(shù)端設(shè)置能與生物活性分子中的氨基偶聯(lián)的羧基。該編碼分子可在EDC和NHS作用下，與帶有胺基的生物分子反應(yīng)，從而實現(xiàn)對生物分子的標記。前述發(fā)光基團之間的距離及不同發(fā)光基團之間的順序可以變化。所述主體骨架和/或發(fā)光基團上連接有一種或兩種以上水溶性基團，所述水溶性基團包括磺酸鈉基團。如上所述編碼分子的制備方法，其特征在于，該方法為取發(fā)光基團連接到具有兩個以上反應(yīng)位點的化合物上形成發(fā)光單元，再取復(fù)數(shù)個發(fā)光單元反應(yīng)形成具有主體骨架的編碼分子；或，取具有兩個以上反應(yīng)位點的化合物反應(yīng)形成編碼分子的主體骨架，再通過分布在主體骨架支鏈上的活性基團與發(fā)光基團上的相應(yīng)活性基團反應(yīng)，將發(fā)光基團連接到主體骨架上形成編碼分子。如上所述編碼分子的制備方法，其特征在于，該方法包括如下步驟取帶有反應(yīng)位點的發(fā)光團與氨基酸反應(yīng)得到發(fā)光單元；分別對前述發(fā)光單元的胺基和羧基脫保護，得到游離的胺基和羧基，再利用多肽合成工藝將發(fā)光單元通過酰胺鍵連接形成以肽鏈為主體骨架的目標產(chǎn)品。本發(fā)明制備了一種新型編碼分子，隨著每種編碼分子上發(fā)光團的數(shù)目和種類發(fā)生變化，使得每種編碼分子的發(fā)光性質(zhì)均不相同，從而可以對生物分子進行選擇性編碼。本發(fā)明還利用編碼分子末端帶的羧基等活性基團，通過生物偶聯(lián)反應(yīng)對蛋白質(zhì)、多肽、抗體以及氨基改性的核酸等含氨基的生物活性分子相連接，從而實現(xiàn)對生物活性分子的編碼。
具體實施例方式針對現(xiàn)有生物標記方法的缺陷，本案發(fā)明人經(jīng)長期研究和實踐，提出一種新型編碼分子的合成及以該編碼分子標記生物活性物質(zhì)的方法。如下是本發(fā)明中一種新型編碼分子及其標記生物活性物質(zhì)的工藝流程，其包括下述步驟(1)發(fā)光單元的合成該發(fā)光單元通過帶有反應(yīng)位點的發(fā)光團與氨基酸反應(yīng)得到發(fā)光單元。其反應(yīng)通式如下
權(quán)利要求
1.一種用于標記生物分子的編碼分子，其特征在于，所述編碼分子具有鏈狀或樹枝狀主體骨架，該主體骨架上沿長度方向的不同位置處具有一種或兩種以上發(fā)光基團，且該主體骨架末端設(shè)置可與生物活性分子連接的官能團；所述發(fā)光基團包括環(huán)金屬銥配位化合物、環(huán)金屬釕配位化合物和稀土金屬配位化合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于生物活性物質(zhì)熒光標記的編碼分子，其特征在于，所述編碼分子以肽鏈為主體骨架，且該主體骨架末端設(shè)置能與生物活性分子中的氨基偶聯(lián)的羧基。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于生物活性物質(zhì)熒光標記的編碼分子，其特征在于，所述主體骨架和/或發(fā)光基團上連接有一種或兩種以上水溶性基團，所述水溶性基團包括磺酸鈉基團。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于生物活性物質(zhì)熒光標記的編碼分子，其特征在于，所述編碼分子是在EDC和NHS作用下，與帶有胺基的生物分子反應(yīng)，從而實現(xiàn)對生物分子進行標記的。
5.如權(quán)利要求1所述用于生物活性物質(zhì)熒光標記的編碼分子的制備方法，其特征在于，該方法為取發(fā)光基團連接到具有兩個以上反應(yīng)位點的化合物上形成發(fā)光單元，再取復(fù)數(shù)個發(fā)光單元反應(yīng)形成具有主體骨架的編碼分子；或，取具有兩個以上反應(yīng)位點的化合物反應(yīng)形成編碼分子的主體骨架，再通過分布在主體骨架支鏈上的活性基團與發(fā)光基團上的相應(yīng)活性基團反應(yīng)，將發(fā)光基團連接到主體骨架上形成編碼分子。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于生物活性物質(zhì)熒光標記的編碼分子的制備方法，其特征在于，該方法包括如下步驟取帶有反應(yīng)位點的發(fā)光團與氨基酸反應(yīng)得到發(fā)光單元；分別對前述發(fā)光單元的胺基和羧基脫保護，得到游離的胺基和羧基，再利用多肽合成工藝將發(fā)光單元通過酰胺鍵連接形成以肽鏈為主體骨架的目標產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于標記生物分子的編碼分子及其制備方法。該編碼分子具有鏈狀或樹枝狀主體骨架，該主體骨架上沿長度方向的不同位置處具有一種或兩種以上發(fā)光基團，且主體骨架末端設(shè)置可與生物活性分子連接的官能團；該發(fā)光基團包括環(huán)金屬銥配位化合物、環(huán)金屬釕配位化合物和稀土金屬配位化合物。其制備方法為取發(fā)光基團連接到具有兩個以上反應(yīng)位點的化合物上形成發(fā)光單元，再取若干發(fā)光單元形成具有主體骨架的編碼分子；或取具有兩個以上反應(yīng)位點的化合物反應(yīng)形成編碼分子的主體骨架，再通過分布在主體骨架支鏈上的活性基團與發(fā)光基團上的相應(yīng)活性基團反應(yīng)，將發(fā)光基團連接到主體骨架上形成編碼分子。本發(fā)明可以實現(xiàn)對生物分子進行選擇性編碼。
文檔編號C12N15/65GK102168104SQ20101059298
公開日2011年8月31日 申請日期2010年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月17日
發(fā)明者劉揚, 周明, 胥穩(wěn)智 申請人:中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所